基于Landsat卫星数据的山东临沂市热岛效应研究

利用Landsat卫星数据分别反演了2005年和2014年临沂市的地表温度和不透水层指数，分析了城市化进程对临沂市热岛效应的影响。结果表明，2005年临沂市表现为中等强度的热岛效应，2014年表现为强热岛效应。利用地面站点资料统计分析来看，2005～2014年，临沂市热岛强度总体呈波动增加的趋势,冬季最强，春秋季次之，夏季较弱。分析城市化因子发现，城市经济、人口、用电消耗、城市房屋面积增量等多个因素对城市热岛强度变化的影响，其相关系数分别为0.86、0.82、0.67、0.81，其中房屋面积增量与热岛强度增强密切相关。从不透水层指数分布图的动态变化来看，也说明了城市化进程中城镇建筑和硬化的路面的增多导致了热岛强度的增强。     

珠三角城市集群化发展对热岛强度的影响

利用珠三角城市发展资料及珠三角地区近28年的气温资料,研究了珠三角城市集群化发展指标与城市热岛效应之间的关系。认为:(1)珠三角城市集群化发展指标在2000年前发展缓慢,2000年后,珠三角城市集群化发展指标增长率比2000年前增长了5~9倍;(2)热岛强度增温率2000年前为0.34℃·(10a)~(-1),而2000年后热岛强度增温率为0.69℃·(10a)~(-1),热岛强度增温率增加了1倍。(3)珠三角地区城市热岛强度逐年增强,年内热岛强度雨季和干季变化明显,雨季热岛强度弱而干季热岛强度强,最弱热岛出现在降水充沛的7月,最强热岛出现在天气干燥的12月。(4)采用灰色关联度分析结果显示:城市建成区面积、工业总产值、全年总用电量和常住人口等指标对气温和热岛强度影响明显;根据城市发展指标对气温和热岛强度的关联度,采用灰色模型拟合了城市集群化发展指标对气温和热岛强度的平均拟合相对误差分别为2.7%和7.0%,说明该模型可以较好地拟合城市集群化发展指标对气温和热岛强度的影响。     

基于MODIS的贵阳城市热岛时空特征分析

为揭示贵阳市城市热岛效应时空变化规律,利用2003—2019年的MODIS地表温度产品(MYD11A2),获取贵阳市长时间序列地表温度,结合3S技术对地表温度进行局地热岛强度计算,划分城市热岛强度等级,并从年代际、年际、季节变化以及日时间尺度对贵阳市城市热岛变化的分布特征及其演变规律进行分析。结果表明:(1)2003—2019年贵阳市城市热岛效应总体呈增强趋势,且在2012年发生突变现象,此后热岛效应更加显著,出现强热岛区,中热岛以上区域面积扩大;(2)贵阳市2003、2004、2005、2008年为热岛强度偏弱年,2016—2019年为热岛强度偏强年,偏弱年和偏强年热岛强度空间分布与突变前后相似,热岛区面积比例整体变化不大,偏强年除弱热岛区面积比例变小外,其他各热岛等级面积均增加;(3)贵阳市城市热岛效应夏季最强,其次是春季和冬季,秋季最弱。就空间分布而言,贵阳市城市热岛区在秋、冬季分布较分散,而在春、夏季分布较为集中;(4)城市热岛区主要集中在主城区,夜晚相比于白天分布更为集中,且热岛效应夜晚强于白天。     

宁波市城市热岛效应特征分析

利用1961—2005年城郊两气象站气温资料,分析了宁波市城市热岛效应的年、月、日变化特征,以及几种特殊天气事件下的逐时城市热岛强度变化。结果表明：宁波市城市热岛效应呈逐年增强的趋势,秋冬季的热岛强度较春夏季强,热岛效应具有较明显的日变化,“夜热岛”强于“日热岛”。     

云南高原城市楚雄和大理热岛效应变化特征

利用1971-2000年楚雄市和大理市的气温、降水、相对湿度、平均风速等气候资料,分析了楚雄市和大理市两城市热岛效应变化特征,应用灰色关联度方法分析热岛强度发生变化的原因.结果发现:30年来楚雄市的热岛强度年变化在不断增强,而大理市热岛强度增加不如楚雄市明显,热岛强度月变化两城市基本一致,干季强,雨季弱;热岛强度日变化...     

基于自动气象站资料的宜昌城市热岛分析

利用23个自动气象站2009—2018年逐小时气温资料,分析了宜昌城市热岛效应的时空演变,结果显示:(1)近10 a平均热岛强度为1.4℃,呈-0.172℃/10 a的缓慢减弱趋势。近10a夏季平均热岛强度为1.5℃,呈0.017℃/10 a的缓慢增强趋势。(2)热岛强度日变化是早晨到中午迅速减弱,午后至傍晚逐渐加强,夜间达到一天中最大值且保持稳定。(3)热岛强度年变化的谷点是1月,2—10月呈"台阶"状上升至峰值,每个"台阶"宽度约为3个月,11月—次年1月持续下降至谷点。热岛强度以夏季和秋季较强,冬季和春季较弱。(4)热岛强度的日、季节和年变化在时间上总体滞后于气温的变化;日、月最高气温时热岛弱,最低气温时热岛强。可能是城市下垫面热容量较大的"热滞效应"所致。(5)热岛强度高值区与城市核心区空间分布一致,高值区凸伸方向和趋势与城市建设发展方向高度一致。(6)近5 a热岛强度面积无明显变化,但城市中央区域热岛强度等级有所增强。     

南京城市热岛效应研究

利用4个气象站1961～2005年气温资料,对南京市的城市热岛效应进行了全面、细致的研究。结果表明：1）平均而言,南京市的热岛强度基本在0.5 ℃左右,热岛强度的高值体现在最低气温上,极端情况可能达到6 ℃左右;2）南京城市热岛效应具有明显的季节变化和日变化特征,夏半年要强于冬半年,夜间强于白天;3）随着城市规模的发展,南京市的城市热岛效应为增强趋势,用年平均气温计算获得的热岛强度增幅为0.109 ℃·(10 a)-1。     

苏锡常地区热岛观测与数值模拟研究

结合气象观测、遥感和模式模拟的方法研究了环太湖城市的热岛现象,分析了苏锡常地区2010年5月24日的热岛特征。气象站资料显示苏锡常地区近地面热岛强度具有明显的日变化,12 h前热岛强度在0.5~1℃之间,夜间可达2℃以上。LANDSAT和MODIS卫星观测反演的地表热岛强度约5~7℃。随着太阳辐射的增加热岛加强,其分布及强度与城市下垫面结构和城市发展水平密切相关,苏州的热岛强度最高,无锡次之。WRF模式模拟结果表明城市感热通量大、潜热通量小,高波恩比促进了热岛的发展,进而抬升边界层高度。城市动力、热力特性的改变破坏了自然的能量平衡,会对边界层内气象要素和湍流通量的垂直分布造成影响。     

北京市朝阳区热岛效应特征分析

利用1961—2014年朝阳、密云、上甸子3个站气温地面观测数据,对朝阳区与郊区温度年际变化、热岛强度年际变化进行了分析,并利用卫星反演数据分析了热岛效应的空间分布特征,得到以下主要结论:1朝阳区在20世纪70年代末城市热岛效应不太明显,之后城市热岛效应开始显现,热岛强度逐年增强,80年代末到90年代初略有减弱,2000年以后热岛强度有明显增强。2朝阳与郊区平均温差达1.5℃左右,为强热岛效应。热岛效应增强使得夏季高温日数增加,冬季低温日数减少。冬季为一年中热岛强度最强的季节。3朝阳区的热岛效应表现为西强东弱,热岛强度逐渐有向东、向南发展的趋势。强热岛区域集中在三环以内的城区。弱热岛区域集中在奥林匹克森林公园等下垫面多为大面积的水体和植被的地区。     

基于MODIS数据的近10年宜昌城市热岛效应时空变化特征

利用2010-2019年宜昌研究区2、5、8月和11月晴空天气的MODIS地表温度产品,结合GIS技术,分析热岛效应昼夜、季节和年际变化特征.结果表明:(1)热岛空间分布受地形地貌影响较大,热岛区主要分布在主城区至东南部平原地带;(2)热岛区和冷岛区面积白天均多于夜间,热岛强度白天强于夜间;(3)夏季热岛区面积达到最大...     

河西地区地表感热特征分析

利用河西地区13个测站的资料和金塔试验资料,通过聚类分析和小波分析等研究方法,分析了河西地区地表感热的变化特征,结果表明:河西地区13个站感热输送的最大值一般出现在5月或6月,最小值出现在12月。3~4月份普遍急剧增大,在10~11月急剧减少。近50年间,河西地区大部分台站春季感热输送呈上升趋势,夏季呈明显的下降趋势。春季感热通量的主要显著性周期为3年。河西地区中部春季感热变化与风速、地气温差变化的相关关系都比较好,在河西西部春季感热变化与风速的相关关系较好,而在河西东部春季感热变化与地气温差的相关关系较好。     

白洋淀地区非均匀大气边界层的综合观测研究——实验介绍及近地层微气象特征分析

介绍了国家自然科学基金重点项目 "地表通量参数化与大气边界层过程的基础研究" 在河北省白洋淀地区进行的两次综合观测实验(时间分别是2004年11月16～22日和2005年9月8～27日),这两次实验获得了大量宝贵的资料,全面深入的资料分析正在进行中.此文主要限于白洋淀地区水陆不均匀地表近地面层微气象特征的分析.结果表明: 陆地上近地面层的气温日变化比水域上的大,而风速比水域上的小,其中9月份陆地上白天的气温比水域上的高,夜间比水域上的低,11月份两地白天气温接近,但夜间陆地上的气温明显偏低; 无论是9月还是11月,水域上近地面层都是以下沉气流为主,而陆地则在中午前后存在弱的上升运动; 9月份,两地的近地面层短波射入辐射比较接近,但水域上的短波射出辐射比陆地上的大; 长波射入辐射则是陆地比水域的大,而长波射出辐射则是水域的比陆地的大; 两地的净辐射白天接近,夜间水域地区负的净辐射值明显比陆地的大; 9月份,水陆两地的感热通量相差不大,为150～200 W/m2,而潜热通量比感热通量大,天气晴朗时可达到300 W/m2; 11月份,陆地的感热通量比潜热通量大,为100～120 W/m2,而水域地区的感热通量则与潜热通量相当; 两地的潜热通量相差不大,一般不超过50 W/m2.无论是9月还是11月,水域地区夜间都存在水汽向下输送的逆湿现象,而陆地只在9月份存在逆湿现象.2005年9月份的水温观测结果表明,白洋淀水体平均温度比水表平均温度明显偏高,而且日变化幅度很小,水表平均温度则日变化较大.     

First Rocketsonde Launched from an Unmanned Semi-submersible Vehicle

The unmanned semi-submersible vehicle(USSV) developed by the unmanned surface vehicle team of the Institute of Atmospheric Physics is an unmanned, rugged, and high-endurance autonomous navigation vessel designed for the collection of long-term, continuous and real-time marine meteorological measurements, including atmospheric sounding in the lower troposphere. A series of river and sea trials were conducted from May 2016 to November 2017, and the first rocketsonde was launched from the USSV. Real-time meteorological parameters in the marine atmospheric boundary layer(MABL) were obtained, including sea surface temperature, and vertical profiles of the pressure, temperature, relative humidity, wind speed,and wind direction. These data are extremely useful and important for research on air–sea interactions, sea surface heat and latent heat flux estimations, MABL modeling, and marine satellite product validation.     

地表反照率与高原夏季风爆发关系分析

利用2000～2016年MODIS地表反照率和ECMWF/ERA-Interim再分析资料,选取有代表性的高原季风指数DPMI,统计分析了青藏高原地表反照率与高原季风之间的联系,结果表明:1)11月高原地表反照率大小与次年高原夏季风爆发存在密切关系:11月高原地表反照率偏低(高),次年4月高原夏季风爆发偏早(晚),强度偏强(弱)。2)可能的影响机制为:当前期11月高原地表反照率偏低时,后期高原主体对大气的感热加热信号更强,从而引起4月高原上空近地面层上升运动明显加强,这有利于热量向高空传输,导致对流层加热作用加强,高原上空对流层温度偏高,使得高原季风环流系统加强,最终导致高原季风季节变化相应提前;反之亦然。     

The energy budget of the Sable Island ocean region

The heat exchange between ocean and atmosphere over cold water is studied by calculating all terms in the energy balance twice each day for the year 1971 for the Sable Island region.

The atmospheric long‐wave radiation is relatively constant because of frequent overcast and low clouds. The surface long‐wave balance is markedly negative in winter but slightly positive for a short time in summer, due to strong advection of warm moist air over the cold water. In winter, the turbulent fluxes are directed upwards and are strong, the upward fluxes beginning after the middle of August and lasting until mid‐March. The maximum daily values of latent heat flux are 400 to 500 ly day^?1 (194 to 242 W m^?2), about a third or a quarter of the magnitude over the warmer Gulf Stream water. The summer fluxes are fairly constant and directed downward.

The water of the Labrador Current in the Sable Island region warms substantially from March to September and conversely cools intensely in the period November‐January.

A comparison of the energy exchange for a current and for water without motion shows that the surface temperatures would be similar in summer, and the temperature drop would be about equal until November. From that time on, the surface temperature would level off for a water body with no current, but in actual conditions the surface temperature continues to drop to a late winter minimum of about 1°C.

Atmospheric advection of latent heat was calculated by assuming that the daily precipitation was always caused first by condensation of all locally evaporated water with any remainder being supplied by water‐vapour advection. The main cause for atmospheric heating in the Sable Island area was found to be condensation of imported water vapour. The region is, in summer, a marked sink for atmospheric heat and water content. For water it remains a sink even in winter. For sensible heat it becomes a source from November to March. The warming of the atmosphere is caused by release of latent heat of advected water vapour in the period February‐August. During the months September‐January the heat sources are both water‐vapour advection and surface turbulent terms.     

孟加拉湾对流对广西秋季暴雨影响分析

利用综合观测数据1 °×1 °FNL和2.5 °×2.5 °NCEP再分析资料、以及卫星云顶黑体辐射温度资料（TBB）,对2015年11月广西出现的三次暴雨过程（8日、11—12日和20日）的850 hPa水汽通量散度及水汽输送特征进行了对比分析。8日和20日暴雨的低层水汽主要来自南海,11—12日连续暴雨的水汽来自南海和孟加拉湾。暴雨前后TBB的分析表明,在暴雨发生前2~3 d,孟加拉湾对流发展到最强,孟加拉湾对流对广西秋季暴雨具有前兆信号特征。暴雨前后TBB时空剖面表明,暴雨发生前孟加拉湾对流有向广西波动传播的特征。模式敏感性实验显示,当关闭孟加拉湾对流2~3 d后,广西48 h累计雨量减小。      

Urbanization Effect on the Observed Change in Mean Monthly Temperatures between 1951-1980 and 1971-2000 in Korea

Gridded temperature data are necessary to run ecological models at regional scales for climate impact studies and have been generated by spatially interpolating measured values at synoptic stations. Because there are few synoptic stations with long-term records in rural areas in Korea, data from urban stations have been used for this purpose. Due to the overlapping of the rapid urbanization-industrialization period with the global warming era in Korea, climate data from these urbanized areas might be contaminated with urban heat island effect. This study was conducted to differentiate urbanization and regional climate change effects on apparent temperature change. Monthly averages of daily minimum, maximum, and mean temperature at 14 synoptic stations were prepared for 1951-1980 (past normal) and 1971-2000 (current normal) periods, respectively.Differences in two temperature normals were regressed to the logarithm of the population increase at 14 corresponding cities from 1966 to 1985. The regression equations were used to determine potential effects of urbanization and to extract the net contribution of regional climate change to the apparent temperature change. According to the model calculation, urbanization effect was common in all months except April. Up to 0.5° warming of nighttime temperature was induced by urbanization in the current normal period compared with the past normal period. There was little effect of regional climate change on local warming in the warm season (May through November). The cool season was warmed mainly by regionally increased daytime temperature. The results could be used to remove urbanization effects embedded in raw data, helping restore unbiased rural temperature trends in South Korea.     

藏北地区冬季降雪对地面反射率的影响

藏北地区是冬季青藏高原上降雪次数较多、降雪量较大、可能出现较长时间地面积雪的地区之一。每次较强的隆雪均可造成该地区地面反射率一次较长时间异常，从而改变地面热源的强度和符号。     

2015年11月中国南方降水异常定量诊断

利用NCEP/FNL再分析资料和地面月降水量资料,应用局地经向环流诊断方程对2015年11月中国南方地区降水异常进行定量诊断,并结合对应天气形势分析了其形成原因。结果表明： 1) 潜热加热、平均纬向温度平流、平均西风动量经向输送是导致2015年11月中国南方地区持续性降水天气形成的主要物理因子;2) 2015年11月来自热带海洋的水汽输送明显偏强,水汽在中国南方地区辐合抬升,其凝结潜热加热对经向环流上升支的正贡献较大;3) 中国南方地区受孟加拉湾槽前的西南风和西太平洋副热带高压西北侧的西南风控制,以暖平流为主,是平均纬向温度平流对南方地区经向环流上升支起正贡献的主要原因;4) 中国南方地区位于高空西风急流入口区反气旋切变一侧,受高层辐散抽吸影响,激发的上升运动是西风动量纬向平流对南方地区降水异常起正贡献的主要原因。     

Validation of parametrisations for the meridional energy and moisture transport used in simple climate models

Parametrisations of meridional energy and moisture transport used in zonally averaged climate models are validated using reanalysis data and results from a doubling CO₂-experiment from a general circulation model. Global meridional fluxes of moisture and sensible heat are calculated by integrating surface and top-of-the-atmosphere vertical fluxes from one pole to the other. The parametrisations include an eddy-diffusion term, representing down-gradient transport of specific humidity and temperature due to the transient atmospheric eddies at mid- and high latitudes, and simple representations of the mean meridional circulation. Qualitative and quantitative agreement between the increased hydrological cycle in the 2×CO₂-run from the GCM and the parametrisation is found. The performance for the sensible heat flux shows larger differences to the GCM results, particularly at low latitudes. Seasonal variations of the moisture and sensible heat transport are well captured by parametrisations including the influence of the mean meridional circulation. Interannual variability cannot be simulated. An examination of the parametrisations on different spatial scales suggests that they should not be used for small scales. Furthermore, two closures for the zonal distribution of precipitation were examined. They are used in zonally averaged atmosphere models coupled to an ocean model with different ocean basins at one latitudinal belt. An assessment of both the reanalysis data and the GCM results shows that both closures exhibit very similar behaviour and are valid in the long-term mean and seasonal cycle. Interannual variability is not captured well. They become invalid for spatial scales smaller than 10^∘. Received: 30 November 1998 / Accepted: 4 July 1999